JP2013529809A - 積み重なった被印刷物、特に札束を非接触式に集計する方法およびシステム - Google Patents

Abstract

積み重なった被印刷物の形態に積み重ねられた実質的に平坦な被印刷物、特に紙幣を非接触に集計する方法が記載されており、当該方法は、積み重なった被印刷物の側面の一部の少なくとも１のサンプル画像を撮影するステップであって、このサンプル画像が当該サンプル画像の実質的に第１の方向に沿って延在する被印刷物の縁部を表すコントラスト情報を含んでいるステップと；サンプル画像（１０）内の被印刷物の縁部を表すコントラスト情報を処理するステップであって、サンプル画像（１０）内の少なくとも１の関心領域（２０）を異方性拡散して、被印刷物の縁部を表す実質的に密着した一連の連続線を含む処理画像を生成するステップを含む処理ステップと；処理画像内の被印刷物の縁部の数を集計するステップと、を含む。
【選択図】図２，３

Description

本発明は概して、積み重なった被印刷物（substrate）、特に札束を、非接触式に集計するための方法およびシステムに関するものである。

例えば、いわゆる回転集計ディスク（または機械的システム）を用いて、積み重なった被印刷物を機械的に集計する方法およびシステムは、例えば、本願出願人の名における欧州特許出願公開第０７３７９３６（Ａ１）号から、当該技術分野において既に知られている。

いわゆる「非接触式（touchless）」集計法およびシステムは、上記の回転集計ディスクのような機械的集計装置を使用しないようにする試みの中で発展してきた。このような方法およびシステムは、例えば、本願出願人の名における、国際公開第２００４／０９７７３２（Ａ１）号および国際公開第２００６／０１６２３４（Ａ１）号から当該技術分野において既に知られている。他の方法およびシステムが、国際公開第９６／２２５５３（Ａ１）号および国際公開第２００４／０５９５８５（Ａ１）号から、さらに知られている。

上記の非接触式集計法およびシステムは、十分に正確かつロバストではなく、非接触式集計法、および非接触式集計を実施するのに適したシステムを向上させる必要があることは明らかである。

本発明の概略的な目的は、非接触の手法を用いて、積み重なった被印刷物、特に札束を効率的かつ正確に集計する、改良した方法およびシステムを提供することである。

これらの目的は、特許請求の範囲に規定された方法およびシステムにより実現される。

本発明の特徴および利点は、非限定的な例によって単に表され、添付の図面によって図示された本発明の実施形態の以下の詳述を読むと、より明確になるであろう。
図１は、上下に積み重なった複数の（通常は百枚の）紙幣からなる札束のグレースケール写真図である。 図２は、積み重なった紙幣の側面の一部のサンプル画像の例示図である。 図３は、本発明によるサンプル画像処理の結果生成された、積み重なった紙幣の側面の一部の二値化処理画像である。 図４は、本発明の好適な実施形態を示すフローチャートである。

シートまたはウェブの連続部分を個々の紙幣および／または札束へと処理する機構およびシステム（例えば、国際公開第２００８／０１０１２５（Ａ２）号および国際公開第２００９／１３０６３８（Ａ１）号に開示されている）、および個々の紙幣を処理するシングルノート処理システムが、紙幣の製造および／または処理において広く使用されている。今日では成熟した技術である、このようなシステムの一般的な切断、束化および／または選別機能に加えて、この種の機械やシステムのための画像処理ベースの品質検査が次第に魅力的になりつつある。より多くの印刷技術や新たなセキュリティ機能が確立されたため、最終生成物の全体的な品質を確保し保証するために、紙幣の製造および処理の連鎖全体を通じて品質測定をしなければならない。これは、適切かつ望ましい数の個々の書類、例えば紙幣が、製造連鎖の出力において生成されることを保証することを目的した測定を含んでおり、このような測定は一般に積み重なった書類の集計を伴う。

本書の前段で言及した種類の機械的な回転集計ディスクは、当該技術分野において既知であるが、所与の積み重ねた書類を完全に処理するために一定の時間を要する。例えば、積み重ねた千枚の紙幣は通常、機械的な集計ディスクで完全に処理するのにおよそ１０秒を要する。その状況では、一組の積み重ねた千枚の紙幣は通常、上下に積み重なった、十束の百枚の紙幣にそれぞれ形成される。このような用途では、誤集計率は最小限でなければならず、１ｐｐｍ未満であることが好ましい。

機械的な回転集計ディスク（機械的集計システムなど）も集計誤差をする傾向があり、そのような誤差は主に、二枚の紙幣が一枚として処理されているというように、積み重なった数枚の紙幣の分離が不十分で失敗していることが理由であり、結果として集計漏れを招いてしまう。

本発明による手法は、束になった各紙幣（または、より一般には、積み重なった各平坦な被印刷物）を視覚的に分離できることに利点がある。図１は、百枚の紙幣からなる札束０１（この例では、固定バンド０２に巻かれている）の写真図であり、殆どの場合、札束の側面０１Ａを見ることで、人間の眼によって積み重なった紙幣間のコントラスト差を検出できることを示している。残念ながら、このようなコントラスト差は、２枚の近接する紙幣が互いに接触しうることにより、または紙幣の投影、近接する紙幣が隠れること、あるいは不適切な切断か不良な切断ブレードの結果として生じうる紙繊維が紙幣の切断エッジにあることによって、影響を受けることがある。これは図１から明らかなように、紙幣に印刷された特徴（または、セキュリティスレッドなどの他の特徴）もまた、札束０１の側面０１Ａの視覚的外観に影響を与えうる。

当該方法は特に、繊維や、セキュリティスレッド、印刷インク等といった他のコントラストを損なう影響が存在する状態で、ロバストな非接触式集計動作を可能にすることを目的としている。

概して、本発明による紙幣の処理は以下のように実行され、その処理は図４のフローチャートに図示されている。

第１ステップでは、適切な光学センサシステム、好ましくはＣＭＯＳアレイまたはライン走査カメラによって、積み重なった紙幣０１の側面０１Ａの一部の少なくとも１のサンプル画像１０を取得する（図２参照）。図２は例示的なサンプル画像１０のグレースケール図を示しているが、このサンプル画像は、適切な色空間で取得（処理）することができる。

特に影などの問題を最小限にするため、ＬＥＤ照明などの適切な照明システムを用いて、サンプル画像を撮りたい積み重なった紙幣０１の側面０１Ａを適切に照明することが好ましく、このような影は紙幣によって生じることがあり、積み重なった隣接する紙幣の縁部の視界を覆う、あるいは影響を及ぼしうる。

紙幣などの有価証券を製造する一般的なシート処理システムにおいてサンプル画像を取得する好ましい方法が、本願出願人の名における、２００９年８月３日出願の欧州特許出願０９１６７０８５．１号（欧州特許出願公開第２２８２２８６（Ａ１）号として公開されている）、および対応する国際出願ＰＣＴ／ＩＢ２０１０／０５３４９６号（国際公開第２０１１／０１５９８２（Ａ１）号として公開されている）、名称「METHOD AND SYSTEM FOR PROCESSING STACKS OF SHEETS INTO BUNDLES OF SECURITIES、 IN PARTICULAR BANKNOTE BUNDLES」に開示されており、その内容はその全てが参照により本書に援用されている。

欧州特許出願公開第２２８２２８６（Ａ１）号および国際公開第２０１１／０１５９８２（Ａ１）号によると、帯状の束（すなわち、積み重なったセキュリティシートを切断する際に通常は製造される、互いにまだ連結されている束の細長い一片）が当該帯状の束の長手側と平行の移動方向に沿って移動している間に、帯状の束の長手側の少なくとも一部の少なくとも１のサンプル画像を撮影する。好適には、欧州特許出願公開第２２８２２８６（Ａ１）号および国際公開第２０１１／０１５９８２（Ａ１）号の図８に概略的に図示されているように、帯状の束の長手側の様々な部分の複数のサンプル画像を撮影する。

代替的に、国際公開第２００６／０１６２３４（Ａ１）号に記載されているように、切断作業の直後に、サンプル画像を一度に撮影することができる。

サンプル画像１０内の所望のウィンドウまたは関心領域２０を次いで選択する（例えば、８００×６００ピクセルのウィンドウである。図２の符号２０に示す長方形部分を参照されたい。しかし、この画像サイズは例示であり、限定を意味するものではない）。この関心領域２０はサンプル画像１０内の領域に焦点を合わせるように選択され、このサンプル画像１０は、連続して積み重ねた紙幣およびその縁部を表すコントラスト情報を含んでいる。

次いで、選択した関心領域２０の画像データを、異方性拡散法を用いて処理する。この画像処理法は、通常は画像復元の用途について当該技術分野では本来知られており、ペローナ・マリック（Ｐｅｒｏｎａ−Ｍａｌｉｋ）方程式に基づくものであることが好ましい。この方程式は時に、“ペローナ・マリック拡散”とも称される（Ｐｉｅｔｒｏ ＰｅｒｏｎａおよびＪｉｔｅｎｄｒａ Ｍａｌｉｋ、「Ｓｃａｌｅ−Ｓｐａｃｅ ａｎｄ Ｅｄｇｅ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ Ｕｓｉｎｇ Ａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃ Ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ」，ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ ｏｎ Ｐａｔｔｅｒｎ Ａｎａｌｙｓｉｓ ａｎｄ Ｍａｃｈｉｎｅ Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｃｅ，第１２巻，第７号，１９９０年７月，ｐ．６２９−６３９参照。以下、［Ｐｅｒｏｎａ１９９０］という）。異方性拡散法の利点は、処理する画像に含まれる線形構造が保存され、同時に、これらの線形構造に沿ってノイズを効果的に除去するために、これらの線形構造に沿ってスムージングがなされる点にある。

発明者は、異方性拡散が、本発明に関連する用途、すなわち、被印刷物の縁部を表すコントラスト情報を含むサンプル画像の処理の用途に非常に適していると認識しており、コントラスト情報は、処理画像内の保存される線形構造（図２参照）から基本的に構成される。したがって、異方性拡散は、処理画像に現れる被印刷物の縁部を確実に判別して集計するために、画像の内容を改善しながら、被印刷物の縁部についての必要な情報を保存することを保証する。

有利に、異方性拡散法は、ウェーブレットベースの手法を用いて周波数領域に適用され、選択した関心領域のコントラスト縁部を損なう、あるいは不鮮明にすることなく、選択した関心領域からノイズを除去する。この状況では、異方性拡散の局所適応フィルタの実施は、いわゆる適応ウェーブレット変換に基づく。実際、［Ｐｅｒｏｎａ１９９０］に言及されているように、異方性拡散はマルチスケール法（またはスケール空間法）に付随する処理法であり、いわゆるウェーブレット変換（または、単に「ウェーブレット」）を用いて便利かつ効果的に実施することができる。

ペローナ・マリック方程式は、実質的には、いわゆる偏微分方程式（または「ＰＤＥ」）の例である。ＰＤＥは多変数の微積分に基づく方程式であるため、対応する変換（制約はある）は、一般にウェーブレット変換となりうる。なぜなら、ウェーブレット変換は、状態空間のドメインのシステムまたは信号の作用を表しているためである。縁部は、画像内で最も一般的かつ著しい視覚的な特徴である。従って、画像処理における基本的な問題点の１つは、画像から縁部を適切に規定し、抽出することである（Ｄａｖｉｄ ＭａｒｒおよびＥｌｌｅｎ Ｈｉｌｄｒｅｔｈ、「Ｔｈｅｏｒｙ ｏｆ Ｅｄｇｅ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ」、Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ｔｈｅ Ｒｏｙａｌ Ｓｏｃｉｅｔｙ ｏｆ Ｌｏｎｄｏｎ，Ｂ２０７，１９８０年，ｐ．１８７−２１７を参照。以下［Ｍａｒｒ１９８０］という）。［Ｍａｒｒ１９８０］は、ラプラシアンガウシアンフィルタ（Ｌａｐｌａｃｉａｎ−ｏｆ−Ｇａｕｓｓｉａｎ）フィルタに基づくゼロ交差理論を規定しており、これはウェーブレットに他ならない（さらに、Ｔｏｎｙ Ｆ．ＣｈａｎおよびＪｉａｎｈｏｎｇ（Ｊａｃｋｉｅ）Ｓｈｅｎ、「Ｉｍａｇｅ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ａｎｄ Ａｎａｌｙｓｉｓ：Ｖａｒｉａｔｉｏｎａｌ，ＰＤＥ，Ｗａｖｅｌｅｔ，ａｎｄ Ｓｔｏｃｈａｓｔｉｃ Ｍｅｔｈｏｄｓ」、Ｓｏｃｉｅｔｙ ｆｏｒ Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ ａｎｄ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｈｅｍａｔｉｃｓ（ＳＩＡＭ）、ペンシルベニア州、フィラデルフィア、２００５年、ｐ．７３−８９、第２．６節“Ｗａｖｅｌｅｔｓ ａｎｄ Ｍｕｌｔｉｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ Ａｎａｌｙｓｉｓ”／ＩＳＢＮ ０−８９８７１−５８９−Ｘを参照）。

関心領域における紙幣の縁部が向き（すなわち、図２の垂直方向）を実質的に規定していることを考慮すると、異方性拡散法は、紙幣間のコントラスト縁部を損なうことなく、紙の方向に沿って紙幣を効率的にフィルタリングするのに適合している。この適合した異方性拡散により、紙幣の縁部を表す、実質的に密着した一連の連続線（この例では、線は実質的に垂直方向に延在する）が処理画像に形成される。

紙幣の縁部の集計は、このような処理画像に基づいて実行することができる。しかしながら、処理画像の隣接線は、隣接線の間に“Ｘ”型連結部の“Ｙ”型を形成しながら、互いに“連結”または“接触”することがあり、集計誤差を招きうる。好適には、これらの“連結”または“接触”した領域は、（ｉ）処理画像の各線を（この例では、垂直方向に沿って）追跡し、（ｉｉ）２の隣接線（またはそれ以上の線）が合流する画像の関連部分を検出し、（ｉｉｉ）互いに線の関連部分を分離することによって、除去される。

有利に、処理画像に検出された“連結”領域の数を、紙幣の切断品質の測定および評価を得るために追跡する。実際、切断品質（不良または摩耗した切断ブレードによって生じうる）の悪化は、隣接線間の多くの“連結”領域につながると考えられる。このような“連結”領域は、例えば、積み重なった一枚の紙幣から他の紙幣へと少なくとも部分的に延在する不適切な切断紙の繊維が存在することによって発生する。すなわち、このような繊維は、隣接する紙幣の縁部間の隙間を事実上“つなげる”（この例では）実質的な水平線部分として現れる。

この処理により、紙幣の縁部を表す完全に密着した一連の別個かつ連続した線の処理画像を形成し、これらの線は互いに完全に分離し、如何なる”連結”領域をも表さない。図３は、上記の処理から得た、紙幣の縁部の二値化白黒画像であり（図３には、関連する関心領域の一部のみが図示されている）、紙幣の縁部を表す一連の別個かつ連続した線を見ることができる。

実質的に、上記処理は、関連する関心領域における紙幣の縁部をモデル化することになる。

図３の図を見て認識できるように、二値化画像における各「垂直」線は対応する紙幣の縁部を表しており、この縁部は、図３の水平軸に沿って二値化画像の黒から白、白から黒への推移を見ることで、簡単に認識し集計することができる。

上記方法を利用することで、所与の積み重なった紙幣の数を効率的に集計し、得られた集計数が積み重ねた紙幣の予想数や所望の数に相当するか否かを検査することが可能である。これは、例えば、各札束が（通常は）百枚の紙幣を適切に具えており、多くも少なくもないことを検査するために適用することができる。

出願人によって実施された試験は、この方法は安定しており、信頼性の高い集計かつ品質測定に通ずるものであり、リアルタイムの環境、特に紙幣の製造および／または処理において適切に実施することができることを実証している。

集計システムにおいて上記方法を実用的に実施するには、サンプル画像を撮影するのに適した光学センサ（例えば、カラーＣＭＯＳカメラ）と、適切にプログラムされた標準デュアルコアコンピュータシステムといった、上記の画像処理を行うようプログラムされた少なくとも１の処理ユニットとを要する。

百枚の紙幣の束にある紙幣の枚数を集計するために、わずか２００乃至３００ｍｓの処理時間（画像サイズに左右される）を実現しており、これは、従来の回転式集計ディスクよりも３乃至５倍早い。

添付の特許請求の範囲に規定するような本発明の範囲から逸脱することなく、様々な改変および／または変更を上記の実施形態にすることができる。

例えば、既に上述したように、処理を、任意の所望の色空間で、すなわち、グレースケールまたはカラー画像に基づいて実施することができる。

さらに、例えば、集計の信頼性を高めるために、上記方法を、所与の積み重なった書類の側面の１を越える部分に適用することができる。

最後に、本発明は札束の処理に関連して記載されているが、本発明は、（印刷シート、カード等を集計するために）積み重なった実質的に平坦な被印刷物の被印刷物の数を判別したい場合、積み重なった被印刷物の側面の少なくとも一部が、そのサンプル画像を取得するためにアクセス可能である場合に、他の如何なる分野にも適用できる。

上述したように、本発明は特に、紙幣処理システムたは紙幣処理機用の集計システムとして適用し、実施することができる。特に、欧州特許出願公開第２２８２２８６（Ａ１）号及び国際公開第２０１１／０１５９８２（Ａ１）号、または代替的に国際公開第２００６／０１６２３４（Ａ１）号に記載された状況に本発明を適用することを意図している。

Claims (14)

1. 積み重なった被印刷物の形態に積み重ねられた実質的に平坦な被印刷物、特に紙幣を非接触に集計する方法であって、当該方法が：
   積み重なった被印刷物（０１）の側面（０１Ａ）の一部の少なくとも１のサンプル画像（１０）を撮影するステップであって、前記サンプル画像（１０）が、当該サンプル画像（１０）の実質的に第１の方向に沿って延在する被印刷物の縁部を表すコントラスト情報を含んでいるステップと；
   前記サンプル画像（１０）内の前記被印刷物の縁部を表すコントラスト情報を処理するステップであって、前記サンプル画像（１０）内の少なくとも１の関心領域（２０）を異方性拡散させて、前記被印刷物の縁部を表す実質的に密着した一連の連続線を含む処理画像を生成するステップを含む処理ステップと；
   前記処理画像における前記被印刷物の縁部の数を集計するステップと、
   を含むことを特徴とする方法。
2. 請求項１に記載の方法において、前記異方性拡散が、ペローナ・マリック方程式に基づいていることを特徴とする方法。
3. 請求項１または２に記載の方法において、前記異方性拡散が、ウェーブレット変換、好適には適応ウェーブレット変換に基づいていることを特徴とする方法。
4. 請求項１乃至３の何れか一項に記載の方法において、前記異方性拡散が、前記被印刷物の縁部間のコントラストを損なうことなく、前記第１の方向に沿って前記被印刷物の縁部をフィルタリングし、保存するよう適合していることを特徴とする方法。
5. 請求項１乃至４の何れか一項に記載の方法において、前記被印刷物の縁部を表すコントラスト情報を処理するステップがさらに、隣接する線の間の連結領域を除去するために前記被印刷物の縁部を表す実質的に密着した一連の連続線を処理するステップと、前記線を前記被印刷物の縁部を表す完全に密着した一連の別個かつ連続した線に分離するステップと、を含むことを特徴とする方法。
6. 請求項５に記載の方法がさらに、前記線の間の連結領域の数を測定し、前記連結領域の測定数に基づいて切断品質を評価するステップを含むことを特徴とする方法。
7. 請求項１乃至６の何れか一項に記載の方法において、前記処理画像を、その中に含まれる前記被印刷物の縁部の数を集計する前に二値化することを特徴とする方法。
8. 請求項１乃至７の何れか一項に記載の方法において、前記被印刷物が紙幣であることを特徴とする方法。
9. 請求項８に記載の方法において、積み重なった前記被印刷物が、特定の数の紙幣、好適には百枚の紙幣からなる札束であることを特徴とする方法。
10. 請求項１乃至９の何れか一項に記載の方法が、リアルタイムの環境、特に紙幣の製造および／または処理において実施されることを特徴とする方法。
11. 前記１乃至１０の何れか一項に記載の方法を実行する集計システムにおいて、当該システムが、前記サンプル画像を撮影する光学センサと、前記被印刷物の縁部を表すコントラスト情報の処理を実施するようプログラムされた少なくとも１の処理ユニットと、を具えていることを特徴とするシステム。
12. 請求項１１に記載の集計システムを具える、紙幣処理システムまたは装置。
13. 請求項１２に記載の紙幣処理システムまたは装置が、国際公開第２０１１／０１５９８２（Ａ１）号に記載された特徴を有していることを特徴とする紙幣処理システムまたは装置。
14. 集計する積み重なった被印刷物（０１）の側面（０１Ａ）の一部のサンプル画像（１０）内の少なくとも１の関心領域（２０）を処理するための異方性拡散の使用であって、前記サンプル画像が、判別および集計される被印刷物の縁部を表すコントラスト情報を含んでいることを特徴とする使用。

Images